DE3236313A1 - Schmelzklebstoff - Google Patents
SchmelzklebstoffInfo
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Description
Schmelzklebstoffe sind seit langem bekannt. Sie bestehen aus thermoplastischen Polymeren, die in der
Regel modifiziert werden mit Kunst- oder Naturharzen, Wachsen, organischen Füllstoffen usw..
Durch Erhitzen auf 100 - 200 0C werden sie flüssig. Nach
dem Aufbringen des geschmolzenen Schmelzklebstoffes auf die zu verklebenden Substrate erstarrt dieser rasch und
ergibt eine feste Verklebung.
Die Hauptvorteile von Schmelzklebstoffen gegenüber
anderen Klebstoff-Systemen sind das sehr schnelle Abbinden
und das Fehlen von Wasser und Lösungsmittel.
Der wesentliche Nachteil ist ihr thermoplastisches Verhalten.
Sie werden bei erhöhter Temperatur weich bis flüssig, bei tiefen Temperaturen jedoch hart und spröde,
so daß die damit hergestellten Verklebungen nur in einem mehr oder weniger engen Temperaturbereich belastbar
sind.
Dasselbe trifft zu bei den bisher bekannten Polyurethan-Schmelzklebstoffen.
Sie sind teuer und bieten gegenüber üblichen Schmelzklebstoffen auf Basis von Ethylenvinyl-^
acetat-Polymerisaten, Polyamiden und Polyterephthalsäureestern nicht die entsprechenden Vorteile.
Die Polyurethanschmelzen sind sehr hochviskos. Ihre Stabilität bei der erforderlichen Verarbeitungstemperatur
ist schlecht. Anfangsfestigkeit und Wärmefestigkeit sind niedrig. Sie haben nur auf wenigen Materialien eine gute
Haftung.
Weiterhin sind bekannt:
Lösungsmittelfreie, feuchtigkeitshärtende NCO-Prepolymere.
Bei Raumtemperatur sind diese flüssig bis weichwachsähnlich. Aufgrund der niedrigen Anfangsfestigkeit
und der langen Reaktionszeit sind ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt.
Aus der DE-PS 24 01 320 sind aus NCO-Prepolymeren bestehende
Schmelzklebstoffe bekannt, welche kombiniert werden mit Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Acrylat-Copolymeren,
ataktischen Polypropylen und Polyethylen-terephthalat-Polymeren sowie klebrigmachenden Harzen wie Kolophoniumderivaten
oder Terpenphenol-Copolymeren.
Gemische aus diesen Komponenten neigen aber bei bestimmten Mischungsverhältnissen zur Unverträglichkeit oder
zur Instabilität der Schmelzen. Ihre Lagerbeständigkeit ist oft nicht ausreichend.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese
Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und verträgliche, schmelzstabile, bei Abwesenheit von Luftfeuchtigkeit
lagerstabile Mischungen zu schaffen, welche eine große anfängliche Haftfestigkeit und eine hohe
Thermostabilität aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Schmelzklebstoffe,
enthaltend ein präpolymeres Isocyanät, ein thermoplastisches Polymer und ein niedrigmolekulares
Kunstharz, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie bestehen aus einer Mischung aus
A) 20 - 90 Gew.-? eines präpolymeren Isocyanate und
B) 0 - 75 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans
und
C) 5-50 Gew.-% eines niedrigmolekularen Kunstharzes
aus der Gruppe der Ketonharze und/oder Keton-Aldehyd-Kondensationsharze
und/oder Hydrierungsprodukte von Acetophenon-Kondensationsharzen
5
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Schmelzklebstoffen, enthaltend
A) 20 - 90 Gew.-? eines präpolymeren Isocyanats und
10
B) 0-75 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans
und
C) 5-50 Gew.-55 eines niedrigmolekularen Kunstharzes
' aus der Gruppe der Ketonharze und/oder Keton-Aldehyd-Kondensationsharze
und/oder Hydrierungsprodukte von Acetophenon-Kondensationsharzen
für die Verklebung von anorganischen und organischen Substraten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Schmelzklebstoffe bestehend aus einem Gemisch aus
A) 50 - 80 Gew.-% eines präpolymeren Isocyanats und
B) 0 - 2 Gew.-? eines thermoplastischen Urethane
und
C) 20 - 70 GeWo-% eines niedrigmolekularen
Kunstharzes.
Die aus den Komponenten A) und C) mit Anteilen von P)
£ 2 Gew.-J5 bestehenden Klebstoff ο rmulierungen sind wegen
ihrer niedrigen Viskosität zum Spritzauftrag geeignet
und können mit besonderem Vorteil für die Verklebung von Schaumstoffen miteinander oder von Schaumstoffen mit
Non-Woven-Materialien oder Textilien verwendet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung der aus
10
10
A) 50 - 80 Gew.-3» eines präpolymeren Isocyanate und
B) 0-2 Gew.-? eines thermoplastischen Urethane
und
C) 20 - 50 Gew.-5» eines niedrigmolekularen Kunstharzes
bestehenden Mischung zum Verkleben von Schaumstoffen
miteinander oder von Schaumstoffen mit Non-Woven-Materiallen,Textilien,
Kunstleder, Leder etc. 20
Die in dem erfindungsgemäßen Kleber verwendeten reaktiven Polyurethanprepolymere können bestehen aus
5
1. aromatischen Diisocyanaten wie 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
wie 2^4 Toluoldiisocyanat oder aus aliphatischen
bzw. cycloaliphatischen Diisocyanaten wie z. B. Dlisocyanatohexan oder Dilsocyanatoisophoron
oder Gemischen dieser "Verbindungen und oder aus
2. Prepolymeren der unter 1. genannten Diisocyanate mit kurzkettigen Diolen mit endständigen primären
oder sekundären oH-Gruppen wie Ethylenglykol bis Hexandiol 1,6 oder Propylenglykol bis Hexapropylenglykol
oder Diethylenglykol bis Hexaethylenglykol oder aus Gemischen dieser Verbindungen und
3. linearen oder leicht verzweigten Polyethern mit
endständigen primären oder sekundären oH-Gruppen im Molekulargewichtsbereich von 1000 - 3000 oder mit
linearen oder leicht verzweigten Polyestern im Molekulargewichtsbereich
von 1000 - 3000 oder Polycaprolactodiolen im Molekulargewichtsbereich von 1000 3000
und aus
4. kurzkettigen Diolen mit endständigen primären
oder sekundären oH-Gruppen, wie sie unter 2. genannt wurden.
30
30
Das in dem erfindungsgemäßen Kleber verwendete reaktive
Polyurethanprepolymer liegt in einem Viskositätsbereich
von ca. 50 Pa.s bis ca. 1IOOOO Pa.s, insbesondere von
bis 40000 Pa.s, bei 20 0C bei NCO-iS-Gehalten von
ca. IjO bis ca. 7,5 %>
insbesondere von 2-5 %·
Die Herstellung erfolgt auf folgende Weise:
Man legt das Diisocyanat und/ oder das Dlisocyanatprepolymer
vor, erhitzt es auf 50 - 70 0C und versetzt es mit der gewünschten Menge einer unter A 3· genannten PoIyolkomponente,
danach wird eines der unter A 4. genannten kurzkettigen Diole zugegeben, wobei die Mischung 1 3
Stunden lang auf 80 bis 120 0C gehalten wird.
Die Mengenverhältnisse der Komponenten:
1 Mol Diisocyanatkomponenten 0,05 - 0,5 Mol Polyolkomponenten
0,1 - 0,4 Mol kurzkettige Diol-Komponenten.
410 g eines Diisocyanatprepolymers auf Basis von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
und Tripropylenglykol (handelsübliches Produkt: Desmodur PP der Pa.
Bayer AG) werden vorgelegt und auf 60 0C erhitzt,
dann werden
516 g eines Polyesterdiols auf Basis von Adipinsäure, Ethylenglykol und Butandiol 1,4 (Molekulargewicht von ca. 2000 und eine oH-Zahl von ca. 55) unter führen zugegeben und der Ansatz auf 90 0C erwärmt. Danach werden 74 g Tripropylenglykol tropfenweise zugegeben. Es wird darauf geachtet, daß die Temperatur nicht über 110 0C ansteigt. Der Ansatz wird unter Rühren 1 1/2 Stunden auf 110 0C gehalten.
516 g eines Polyesterdiols auf Basis von Adipinsäure, Ethylenglykol und Butandiol 1,4 (Molekulargewicht von ca. 2000 und eine oH-Zahl von ca. 55) unter führen zugegeben und der Ansatz auf 90 0C erwärmt. Danach werden 74 g Tripropylenglykol tropfenweise zugegeben. Es wird darauf geachtet, daß die Temperatur nicht über 110 0C ansteigt. Der Ansatz wird unter Rühren 1 1/2 Stunden auf 110 0C gehalten.
NCO: 2,7 bis 3,2 %.
Viskosität bei 20 0C: 31000 Pa.s (Brookfield HBT).
Das In dem erfindungsgemäßen Kleber verwendete thermoplastische
Polyurethan 1st aus folgenden Einzelkomponenten aufgebaut:
1. Diisocyanate^ wie z. B. 4,4•-Diphenylmethan-dlisocyanat
oder 2,4 Toluoldiisocyanat oder 2,6 Toluol-diisocyanät
oder Isophorondilsocyanat oder 1,6 Diisocyanatohexan
oder aus Gemischen dieser Komponenten und aus
2« Polyolen, wie z. B, linearen oder schwach verzweigten Polyesterdiolen mit endständigen primären oH-Gruppen
mit einem Molekulargewicht von 1000 - 3000 oder aus linearen oder schwach verzweigten Polyethern mit endständigen
primären oder sekundären oH-Gruppen im Molekulargewichtsbereich von 1000 - 3000 oder aus
Polycaprolactodiolen in einem Molekulargewichtsbereich von 1000 - 3000 und gegebenenfalls aus
3. kurzkettigen Diolen mit endständigen primären oder sekundären oH-Gruppen wie z. B. Ethylenglykol bis
Hexandiol 1,6 oder Propylenglykol bis Hexapropylenglykol oder Diethylenglykol bis Hexaethylenglykol
oder aus Gemischen dieser Verbindungen.
Das in dem erfindungsgemäßen Kleber^verwendete thermoplastische
Polyurethan besteht also aus einer oder mehreren der unter 1. genannten Diisocyanatkomponenten,
aus einer oder mehreren der unter 2, genannten Polyolkomponenten und gegebenenfalls zusätzlich aus einem oder
mehreren der unter 3· genannten kurzkettigen Diolen*
Die Mengenverhältnisse der genannten Komponenten können
wie folgt sein:
Bl. 1 Mol Diisocyanat B2. 0,2-1,0 Mol längerkettiges Diol
B 3. 0,8 - 0,0 Mol kurzkettiges Diol,
wobei die Mengenverhältnisse der Komponenten B 1 - B 3 so gewählt werden, daß das thermoplastische Polyurethan
praktisch keine freien OH- und NCO-Gruppen mehr enthält.
Das thermoplastische Polyurethan (B) ist ein bei Raumtemperatur
fester, blockfester Stoff mit hoher Kohäsion. Sein Schmelzpunkt ist 70 - 170 0C, insbesondere 130 135
0C. Die Polyol-Komponente des thermoplastischen Polyurethans (B) soll ähnlich zusammengesetzt sein wie
die des Prepolymers (A), um eine möglichst gute Verträglichkeit mit dem Prepolymer (A) in allen Temperaturbereichen
(von -30 bis +170 0C zu erzielen. Das thermoplastische Urethan (B) darf keine mit NCO reaktiven
Gruppen im Molekül aufweisen, damit die Lagerstabilität des Hotmelts gewährleistet ist.
Das thermoplastische Polyurethan (B) gibt der Schmelzklebstoffmischung
eine hohe Festigkeit bei Raumtemperatur. Weiterhin lassen sich Schmelz- bzw. Erweichungspunkte
und damit die Verarbeitungstemperaturen der erfindungsgemäßen
Schmelzklebstoffgemische durch die Mengenanteile des thermoplastischen Urethane (B) in gewünschter
Weise einstellen.
Je nach der Höhe seines Anteils ist die Oberfläche der Schmelzklebstoffmischung bei Raumtemperatur leicht klebrig
bis blockfest.
35
35
Herstellungsbeispiel für ein thermoplastisches Polyurethan
404,0 g Polyesterdiol auf Basis von Adipinsäure, Butandiol
1,4 und Ethylenglykol mit einer OH-Zahl von
ca. 55 und einem Molekulargewicht von ca. 2000 20,0 g Butandiol 1,4
109,5 g 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
533,5 g
■
■
Die Herstellung erfolgt auf folgende Weise:
Man legt das 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan vor, erhitzt
es auf 50 - 70 0C und versetzt es mit dem PoIyesterdiol,
erwärmt es unter Rühren auf 80 0C und gibt danach tropfenweise Butandiol 1,4 zu.
Der Ansatz wird unter Rühren 5 Stunden bei 80 0C gehalten.
Es entsteht dabei ein festes, weißes thermoplastisches Polyurethan mit einem Schmelzpunkt von 130 0C.
Zur weiteren Modifizierung der Eigenschaften des
Schmelzklebstoffes 1st der Anteil des niedrigmolekularen Kunstharzes (C) vorgesehen. Sein Erweichungspunkt soll
zwischen 60 und 120 0C liegen. Das Harz muß mit den beiden
Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffes
verträglich sein und darf mit den Isocyanat-Gruppen des Prepolymers nicht reagieren. Mit den niedrigmolekularen
Kunstharzen lassen sich Eigenschaften wie Hottack, Anfangsfestigkeit, Viskosität, steuern.
Bei den niedrigmolekularen Kunstharzen handelt es sich
um Produkte, die üblicherweise hergestellt werden aus: 35
a) aliphatischen Ketonen wie Aceton oder Methylethylketon,
aliphatisch-aromatischen Ketonen wie Acetophenon, Methyl-Naphthylketon, PropioVjphenon oder kernalkylierten
Acetolsjphenonen wie Methyl-, Ethyl-, tert.
Butyl- und Cyclohexyl-Acetophenon, cycloaliphatischen Ketonen wie Cyclohexanon oder Methylcyclohexanon oder*
Gemischen derselben, unter katalytischem Einfluß neutraler, basischer oder saurer Kondensationsmittel
und/oder aus
10
10
b) den unter a) genannten Ketonen und aus Aldehyden wie z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd,
Butyraldehyd, Crotonaldehyd, ß-Oxybutyraldehyd bei
Molverhältnissen von Keton zu Aldehyd von 1 : 1 bis 2 : 1.
Das niedrigmolekulare Kunstharz kann weiter sein
c) ein Hydrierungsprodukt von Acetonphenon-Kondensationsharzen.
Kunstharze, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden
können, sind in .
1. H. Wagner, H.P. Sarx
Lack-Kunstharze (4. Auflage 1959) Karl Hanser Verlag, München
Seite 79-83
Seite 79-83
2. Houben-Weyl Bd XIV
Teil 2 .
Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963
S. 416 - 424
beschrieben worden.
Mit besonderem Vorteil wird ein helles neutrales, unverseifbares
Keton-Aldehyd-Kondensationsharz verwendet.
Dieses Harz hat eine Dichte von ca. 1,19, eine Jodfarbzahl in einer 50 %igen Toluollösung von ca. 1,5, eine
Säurezahl von ca. 0,1 einen Erweichungspunkt von ca. 79 0C.
Das Kunstharz läßt sich gemäß oben erwähnter Literaturstelle
(2) aus Acetophenon und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 1 herstellen.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff, bestehend aus
vorstehend beschriebenen Komponenten, ist über einen
langen Zeitraum (mehr als 8 Monate) stabil und lagerfähig, er ist bei Raumtemperatur fest bis pastös.
Verarbeitungseigenschaften und Abbindeverhalten entsprechen
weitgehend üblichen Schmelzklebstoffen. Die Anfangsfestigkeit
ist befriedigend bis gut. Mit fortschreitender Reaktion der NOO-Gruppen mit der Luftfeuchtigkeit
nimmt die Bindefestigkeit zu. Der zunächst thermoplastische Hotmelt-Film wird zunehmend flexibler und
erreicht einen elastischen Endzustand. Die ausreagierten Schmelzklebstoff-Filme sind unschmelzbar, ihre Elastizitat
und Festigkeit bleiben In einem breiten Temperaturbereich erhalten. Diese sowie die Verklebungen sind beständig
gegen Fette, öle, Weichmacher, verdünnte Säuren und Laugen und unlöslich in den meisten Lösungsmitteln
und Wasser. Durch Variieren der Mengenverhältnisse von
Prepolymer, thermoplastischem Polyurethan und niedrigmolekularem Harz ist man in der Lage, Verarbeitungs-und
Gebrauchseigenschaften in der jeweils erforderlichen Richtung zu ändern. Erweichungsbereich (Schmelzpunkt),
Viskosität und Verarbeitungstemperatur des Hotmelts sind abhängig vom Molekulargewicht und der Beschaffenheit des
prepolymeren Isocyanats (A)3, des thermoplastischen Polyurethans
(B) und dem Schmelzpunkt des niedrigmolekularen Kunstharzes (C).
Die Schmelzviskosität des Schmelzklebstoffes, gemessen
bei 150 0C mit dem Epprecht Rheomat 15 mit Viskotemp.
liegt bei ca. 0,1 bis ca. 200 Pa.s, insbesondere bei
0,2 bis I65 Pa.s.
5
5
Die Vernetzungsgeschwindigkeit%lst abhängig vom Aufbau
und der Art des eingesetzten präpolymeren Isocyanats (A).
Das prepolymere Polyisocyanat (A) sollte der Hauptbestandteil des erfindungsgemäßen Schmelzklebers sein. Es
bedingt die hohe Flexibilität des ausreagierten Films, die gute Kälte- und Wärmefestigkeit, die hohe Beständigkeit
gegenüber zahlreichen Agentien wie Lösungsmittel, Fett etc. sowie die ausgezeichnete Adhäsion auf vielen
Substraten.
Fällt der Anteil Prepolymer (A) unter 20 Gew.-5S, so dominieren
die Eigenschaften des thermoplastischen PoIyurethananteils.
Die Kälte- und Wärmefestigkeit sind schlechter. Die Weichmacher-, Fett- und Lösungsmittelbeständigkeit
fällt ab. Bei höheren Prepolymeranteilen (A)
als 90 Gew.-/S dominiert der Prepolymercharakter. Die Anfangsfestigkeit der nicht ausreagierten Klebstoffmischung
liegt in diesem Falle sehr niedrig und die Oberfläche des Films ist nicht blockfest. EFfindungsgemäß
werden Anteile von 50 - 75 Gew.-% (A) bevorzugt.
Bereits sehr niedrige Anteile von thermoplastischem Polyurethan (B) beeinflussen das rheologische Verhalten
der Schmelze des Prepolymers, so daß es auch auf porösen Substraten nicht wegschlägt. Dieser Effekt kommt bereits
bei Anteilen von 2 Gew.-# (B) zum Tragen. Eine, wichtige
Eigenschaft des thermoplastischen Polyurethans (B) ist, daß Anteile in der Größenordnung von 5 - 10 Gew.-55 den
Erweichungs- und Schmelzpunkt der Klebstoffmischung ganz wesentlich anzuheben vermögen. Die Mischung mit dem zähflüssigen
bis weichwachsähnlichen Prepolymeren (A) wird
-".1-5
fest und die Schmelze erstarrt schnell. Die Hauptforderung
an Hotmelts, beim Abkühlen schnell abzubinden, wird dadurch erreicht. Mit zunehmendem Anteil an CB) steigt
die Schmelzviskosität und somit die Verarbeitungstemperatur der Klebstoffmischung anA die offene"Zeit wird
verkürzt.
In Klebstoffen, die hohe Anfangsfestigkeiten erfordern
und bei denen ein Durchschlagen auf porösen Materialien vermieden werden soll, kommt das thermoplastische Polyurethan
(B) in Anteilen von 2 - 75 Gew.-%, vorzugsweise 5 - hO Gew.-/?, zur Anwendung»
Steht eine niedere Schmelzviskosität des Klebstoffs im Vordergrund der anwendungstechnischen Anforderung, so
kann das thermoplastische Polyurethan (B) entweder ganz weggelassen oder in Anteilen unter 2 % mitverwendet
werden.
Der Anteil des niedrigmolekularen Kunstharzes (C) verbessert sowohl den Hottack, das Benetzungsvermögen als
auch die Abbindegeschwindigkeit der unvernetzten Klebstoff
mischung. Insbesondere bewirkt er eine Viskositätserniedrigung. Deshalb sollten mindestens 5 Gew.-% Harz-
anteil (C) eingecetzt werden. Bei höheren Anteilen als
50 Gew.-% verschlechtern sich die Gebrauchseigenschaften des Klebstoff-Films, z. B. die Kältefestigkeit und die
Fett-, Weichmacher- und Lösungsmittelbeständigkeit, obwohl Kohäsion und Elastizität noch ausreichend sein können.
Die erfindungsgemäß bevorzugten Anteile der Komponente (C) liegen etwa zwischen 10 - 40 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Klebstoffmischung 1st bei Feuchtigkeitsausschluß
lagerstabil. Die Verarbeitung erfolgt bei Temperaturen zwischen 90 0C und l60 0C, je nach Zusammensetzung
der Klebstoffmischung und der Temperaturempfindlichkeit
des zu verklebenden Substrates.
* to * w
Zur Verklebung von dünnen Kunststoff-Folien, z. B. Polyäthylenfolien,
verwendet man zweckmäßigerweise niedrigviskose Einstellungen mit niedrigen Schmelzpunkten (Beispiel
1, Klebstoff a), die sich bereits bei Temperaturen von 90 -100 0C einwandfrei verarbeiten lassen. Konventionelle,
thermoplastische Schmelzklebstoffe mit ausreichender Wärmestandfestigkeit haben wesentlich höhere
Verarbeitungstemperaturen, so daß eine Schädigung der Folie nicht auszuschließen ist. Bei handelsüblichen
Schmelzklebstoffen mit niedriger Verarbeitungstemperatur
ist die Wärmestandfestigkeit der Verklebung schlechter.
Zur Verklebung von porösem Material oder bei Anwendungsfällen, in welchen die Verklebung sofort belastet wird,
sind hochviskose Einstellungen mit höheren Erweichungsund Schmelzpunkten vorteilhaft (Beispiel 2, Klebstoff b)
und c).
Die Verarbeitung des Schmelzklebstoffs kann erfolgen mit Rakel, Walzen oder Düsenauftragsgeräten. Besonders geeignet
sind Faßschmelzanlagen.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff haftet auf vielen organischen und anorganischen Substraten z. B. auf thermoplastischen
und duroplastischen Kunststoffen einschließlich Schaumstoffen, auf diversen Lacken, Gummi,
Textilien, Non-woven-Materialien, Leder, Holz, Metall'
und Papier.
30
30
-•-17"--
Aus folgenden Beispielen sind die Vorzüge des
vernetzenden Polyurethan-Schmelzklebstoff ersichtlich:
Zusammensetzung der Klebstoffmischungen in Gew.-%:
erfindungsgem. Beispiele
A Präpolymeres Isocyanat 65 10 gemäß Beispiel S. 7
B Thermoplastisches Polyurethan gemäß Beispiel S. 9
C Nledrigmolekulares 30 Kunstharz (handelsübliches
Keton-Aldehyd-Kondensationsprodukt) 20 gemäß Beispiel S. 12
Anwendungsbeispiel 1
65
50
Verklebung von^Polyäthylenfolie
Vorbehandelte LD-PE-Folie*) (durch Corona-Vorbehandlung
erzielte Oberflächenspannung: k5 dyn/cm) wurde mit 20
g/m2 Schmelzklebstoff beschichtet. Auftragstemperatur:
bei Schmelzklebstoff a) ca. 90 0C; beim Schmelzklebstoff
für Kunststoffe auf Basis von EVA-Harzen war eine Auftragstemperatur
von 120 °C erforderlich. Auf die mit Klebstoff beschichtete Folie wurde innerhalb von 10 Sekunden
ein gleich großer Folienabschnitt aufgelegt und angepreßt. Nach 2 Stunden wurden davon die zur Ermittlung der Trenn-, Wärmestand-und Kältefestigkeit erforderlichen
Prüfstreifen abgeschnitten:
*) = Low Density Polyethylen
-vl8 "-
In Tabelle 1 wurde der erfindungsgemäße
Schmelzklebstoff a) mit einem Spezial-Schmelzklebstoff
für Kunststoffe auf Basis von EVA-Harzen verglichen.
• | Erfindungsgem. Schmelzkleb stoff a |
Stand der Technik Speziaischmelzkleb- stoff d für Kunststoffe (ISATHERM S 39/3) |
Trennfestigkeit der Verklebung: nach 2 Stunden |
1,1 kp | 1,8 kp |
nach 24 Stunden | 1,8 kp | 1,9 kp |
nach 48 Stunden | 2,5 kp | 1,9 kp |
nach 1 Woche | Polienriß (>3,2 kp) |
1,85 kp |
WärmeStandfestig keit (nach 4 Tagen) bei 50 0C |
3 mm nach 24 Std. |
1 min. |
bei 70 0C | 66 min | 1/2 min. |
Kältefestigkeit der Verklebung bei -10 0C |
kein Adhäsions abfall |
platzt ab |
bei -20 0C | kein Adhäsions abfall |
platzt ab |
Meßmethoden
Zur Ermittlung der Trennfestigkeit wurden jeweils 15 mm breite verklebte Prüfstreifen an der Reißmaschine abgeschält.
■
Vorschub: 200 mm/min.
Wärmestandfestigkeit: 30 mm breite verklebte Prüfstreifen wurden im Umluft-Trockenschrank bei der Jeweiligen
Prüftemperatur mit einem 300 g-Gewicht belastet und die
Zeit gemessen, bei welcher sieh der Prüfstreifen um 60 mm abschält.
Die Kältefestigkeit wurde manuell geprüft* 30 mm breite,
verklebte Prüfstreifen wurden jeweils 1 Std. im Klimaschrank
bei tiefen Temperaturen gelagert, dann wurde die Probe ruckartig belastet. Es wurde registriert, ob die
Prüfstreifen in der Klebefuge delaminieren.
Kältebruchtemperatur: Im Klimaschrank wird auf ein Brett eine 10 mm dicke, 100 mm breite Stahlplatte auf seiner
Schmalseite aufgestellt. Ein 30 mm breiter, 600ju, starker
Schmelzklebstoff-Film wird mit Klebestreifen In der Art befestigt, daß er etwa in seiner halben Länge auf
dem Brett liegt. Die zweite Halfte des Schmelzklebstoff-Pilms
ist senkrecht zu dem auf dem Brett fixierten Teil auf die Stahlplatte geklebt. Nach 1 Std. wird die Stahlplatte
umgestoßen, so daß der Klebstoff-Film geknickt
wird. Wenn der Klebstoff-Film nicht bricht, wird die Temperatur des Klimaschranks um 2 ° gesenkt und die Prozedur
so oft wiederholt, bis der Film bricht.
Die Viskosität des Schmelzklebstoffs wurde mit dem
Epprecht Rheomat 15 plus Viskotemp gemesssen. 35
Verklebung von steifen Substraten (Holz). Es wurden die Klebstoffe b) und c) mit einem üblichen
Schmelzklebstoff zur Verklebung von Möbelkanten verglichen.
Die Prüfkörper, aus Rotbuche gedämpft, wurden nach der in der Methode WPS 68 zur Bestimmung der Wärmestandfestigkeit
von Möbel-Schmelzklebstoffen beschriebenen Weise hergestellt.
Die Scherfestigkeit wurde nach DIN 53 254 ermittelt, die
Wärmestandfestigkeit nach der WPS
Die Bruchdehnung und Bruchfestigkeit wurde mit 600wn
dicken, 25 mm breiten Klebstoff-Filmen auf der Reißmaschine
bestimmt. Die Einspannlänge der Filme war 30 mm, der Vorschub 200 mm/min.
Erfindungsgem. | Klebst.c) | Stand der Technik | |
Klebst.b) | Klebstoff e) | ||
handelsüblicher | |||
Möbelschmelzkleb. | |||
(Rako11-Schmelz | |||
kleber K 570) | |||
Scherfestigkeit | |||
der Verklebung: | 23 kp/4cm2 | ||
nach 2 Std. | 10 kp/4cm2 | 203kp/4cm2 | 64 kp/4 cm2 |
nach 8 Std. | 38 kp/4cm2 | 213kp/4cm2 | 68 kp/4 cm2 |
nach 24 Std. | 207kp/4cm2 | Holzausriß | 69 kp/4 cm2 |
Holzausriß | |||
WärmeStand | |||
festigkeit | |||
der Verklebung: | |||
nach WPS 68: | 45-500C | ||
nach 2 Std. | 35- 40°c | 18O-185°C | 65-7O°C |
nach 24 Std. | 170-1750C | 210-215°C | 65-700C |
nach 48 Std. | 205-2100C | 65-700C |
Aus Tabelle 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Bindefestigkeit
des erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffes nach vollständiger Vernetzung sowohl bei Raumtemperatur als
auch bei hohen und tiefen Temperaturen konventionellen Schmelzklebstoffen überlegen ist.
In Tabelle 3 wurden weitere physikalische Eigenschaften
zusammengefaßt.
- | a | b | C | d Kunstst. Schm.kl. |
e Möbel- Schm.kl. |
Viskosität bei 120 0C bei 150 0C |
5Pa.s 0,2Pa.s |
lOOPa.s 9Pa»s |
2000Pa.s 16OPa.s |
14,0Pa.s 4,5Pa.s |
l600Pa.s 49OPa.s |
Schmelz punkt nach 2 Std. n. 24 Std. n. 48 Std. |
67 0C 110I)0 us J |
90 °C US1 US ' |
92 ?C US1 US1' |
68 °C | 100 0C |
Bruehdehng. | 420 % | 470 % | 480 % | 490 % | 540 % |
Bruch festigkeit |
13,6kp | .15-,0kp | 17,4kp | l,4kp | 6,0kp |
Kältebruch- Temperatur |
<_35°C2) | <_35°C2) | <-35°C2) | -15°C | -28°C |
1) us = unschmelzbar
2) bei tieferen Temperaturen als -35 0C konnten die
Schmelzklebstoff-Filme nicht geprüft werden. Die Filme von Klebstoff a, b und c sind bei -35 0C flexibel, die Filme
der EVΑ-Harz-Klebstoffe d und e sind sprödhart.
Die vernetzten Schmelzklebstoff-Filme sind weitgehend
beständig gegen Lösungsmittel, öle, Fette, Weichmacher, verdünnte Säuren und Laugen.
So wurden 14 Tage alte Verklebungen von PE-Folien mit
Klebstoff b) in verschiedenen Lösungsmitteln gelagert
(Lage'rzeit 5 Wochen) und nach 24 Stunden Ablüften der in
der Klebefuge verbliebenen Lösungsmittel an der S&prüfmaschine
die Trennfestigkeit gemessen. Breite der Prüfstreifen 15 mm.
Es ergaben sich folgende Werte:
15 Lösungsmittel | Spezialbenzin 60/95 | Trennfestigkeit von PE- Verklebung nach 5wöchiger Lagerung in nebenstehen den Lösungsmitteln |
20 | Toluol | 3,2 kp/15 mm Filmriß |
Ethylacetat | 2,8 " | |
Aceton | 3,2 | |
25 Trichlorethylen | 3,2 " Filmriß | |
2,9 " " | ||
3,1 |
Trennfestigkeit von PE-Verklebung nach Mwöchiger
Lagerung in nebenstehenden Medien
Dibutylphthalat Dioctylphthalat
wässrige Schwefelsäure, 2n 11 Salpetersäure, 2n
" Kalilauge, 2n
Wasser
2,8 | kp/15 | mm Filmriß |
2,9 | It | Il |
3,2 | tt | Il |
2,2 | Il | ti |
3,2 | It | tt |
2,8 | ti | ti |
Weichmacherbeständigkeit
Weich-PVC-Folie mit 30 % DOP wurde mit Klebstoff b und
dem Spezialschmelzklebstoff für Kunststoffe d verklebt.
5
Die verklebten Streifen wurden 4 Tage bei 50 0C im
Trockenschrank gelagert und nach dem Auskühlen auf Raumtemperatur die Trennfestigkeit gemessen, (Breite der
Prüf streifen 30 mm).·
Die mit Klebstoff b verklebten Proben ergaben Werte von 2S8 kp«, Die mit dem Spezialklebstoff (d) auf Basis von
EVA-Harzen verklebten Proben waren delaminiert. Der ·
Klebstoff wurde durch Aufnahme von Weichmacher aus dem PVC welch und schmierig»
Claims (3)
1. Schmelzklebstoffe, enthaltend ein präpolymeres
Isoeyanat, ein thermoplastisches Polymer und ein
Isoeyanat, ein thermoplastisches Polymer und ein
niedrigmolekulares Kunstharz, dadurch gekennzeichnet,
daß sie bestehen aus einer Mischung aus
A) 20 - 90 Gew.-/5 eines präpolymeren Isocyanate und
B) 0 - 75 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans
und
C) 5 - 50 Gew„-$ eines niedrigmolekularen Kunstharzes
aus der Gruppe der Ketonharze und/oder Keton-Aldehyd-Kondensationsharze
und/oder Hydrierungsprodukte von Acetophenoh-Kondensationsharzen
2. Verwendung von Schmelzklebstoffen, enthaltend
A) 20 - 90 Gew.-/? eines präpolymeren Isocyanate und
B) 0-75 Gew.-l eines thermoplastischen Polyurethans
und
C) 5-50 Gew.-% eines niedrigmolekularen Kunstharzes
aus der Gruppe der Ketonharze und/oder Keton-Aldehyd-Kondensationsharze
und/oder Hydrierungsprodukte von Acetophenon-Kondensationsharzen
für die Verklebung von anorganischen und organischen Substraten.
3. Verwendung der Schmelzklebstoffe gemäß Anspruch 2 für
die Verklebung von thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffen, Schaumstoffen lackierten Oberflächen,
Holz- und Holzwerkstoffen, Papier, Leder, Kunstleder, Gummi, Textilien, Non-woven-Materialien,
Metallen.
H. Schmelzklebstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus Gemischen aus 10
A) 50 - 80 Gew.-% eines präpolymeren Isocyanats und
B) 0-2 Gew.-/S eines thermoplastischen Urethans
und
C) 20-50 Gew.-J5 eines niedrigmolekularen Kunstharzes
bestehen.
5· Verwendung der Schmelzklebstoffe gemäß Anspruch 4 zum
Verkleben von Schaumstoffen miteinander oder von Schaumstoffen mit Non-Woven-Materialien oder Textilien.
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